1 Gleba+ skrót

Wybrane zagadnienia

GLEBOZNAWSTWA

LEŚNEGO

• Nie można mówić o siedlisku bez nawiązania do

gleby

• Podobnie jest z klimatem - gleba i klimat stanowią

nierozerwalną całość:

-

- powietrze i woda są dla nich wspólne - łączą je też rośliny …

• Z jednej strony jest gleba elementem siedliska, z

drugiej zaś biocenozy leśnej (poprzez edafon).

• Jest też bardzo ważnym ogniwem krążenia materii w

ekosystemie leśnym (podekosystem glebowy)

• Glebą nazywamy zwietrzałą, powierzchniową

warstwę lądów kuli ziemskiej, żyzną i zdolną do

produkcji roślin

• A zatem skała macierzysta (zwietrzelina) staje

się glebą w momencie gdy potrafi zaspokoić

wymagania najbardziej choćby prymitywnych

roślin pod względem:

wody, składników pokarmowych, powietrza,

ciepła oraz dogodnych warunków dla

rozwoju korzeni.

Geneza i ewolucja gleb

• Gleba powstaje w wyniku wzajemnego

oddziaływania:

skały macierzystej, klimatu, rzeźby terenu,

wody i organizmów żywych.

• Powstaje ona na drodze długotrwałych,

połączonych procesów wietrzenia i właściwych

procesów glebowych.

• wietrzenie:

kruszenie skały i zmiana składu chemicznego zwietrzałej masy w procesach:

fizycznych: zmiany temperatury, mechaniczne działanie wody, lodu, wiatru

chemicznych: rozpuszczanie, hydroliza, utlenianie, redukcja, uwodnienie, karbonizacja,

dekarbonizacja, desilikacja, sorpcja biologicznych: mechaniczne i chemiczne

• właściwe procesy glebowe:

na zwietrzałej skale rozpoczynają życie bakterie, grzyby, porosty i mchy, a następnie rośliny wyższe; towarzyszą im zwierzęta.

Organizmy żywe wywierają dominujący wpływ na kształtowanie gleb.

Próchnica powstająca z materii organicznej stanowi

lepiszcze, dzięki któremu z ziaren zwietrzeliny powstają agregaty (struktura gleby)

Próchnica w zmieszaniu ze zwietrzeliną tworzy warstwę próchniczną i wraz z edafonem wpływa na procesy

• Proces kształtowania się gleb ma charakter ewolucyjny • Na podstawie profilu można wyróżnić następujące stadia

rozwojowe gleb:

- gleby młode (pierwotne, inicjalne)

- gleby dojrzałe (w pełni wykształcone) - gleby stare (zdegradowane, zmęczone) • Drzewa oddziałują na glebę z różną siłą w zależności od

gatunku. Szereg edyfikacji (oddziaływania) (wg Wiliamsa): Św, So; Md, Jd; liściaste

• Gatunkom iglastym towarzyszą zazwyczaj procesy bielicowania, natomiast liściastym - brunatnienia.

Właściwości gleby

biologiczne

chemiczne

właściwości biologiczne

- jakość, ilość i aktywność

• drobnoustroje:

bakterie, promieniowce, grzyby, glony, porosty, pierwotniaki:

- ich masa na 1 ha: 1-15 ton - w 1 g żyznej gleby:

2 mld przetrwalników bakterii, 5 mln żywych bakterii,

2 mln promieniowców, 1 mln grzybów

- przez swoją liczebność, masę i dużą aktywność mają bardzo duży wpływ na żyzność gleb

(którą niekiedy określa się na podstawie aktywności tej grupy organizmów).

• zwierzęta:

nicienie, wazonkowce, dżdżownice, mięczaki, stawonogi, gryzonie:

- penetrują, spulchniają, przetwarzają glebę - wnikanie zwierząt w głąb gleby:

żuki i pająki - 1,9 m, mrówki - 3,2 m,

krety - 5,3 m,

dżdżownice - 8,5 m (średni poziom orki - 0,3 m).

właściwości chemiczne

• Zależą głównie od skały macierzystej i typu gleby

• Udział poszczególnych pierwiastków i związków waha się w bardzo szerokich granicach.

• Podobnie zróżnicowany jest udział substancji organicznej i mineralnej: Gleba Substancja organiczna (%) Substancja mineralna (%) bielicowa z piasków 2 98 brunatna z glin 3 97 rędzina czarnoziemna 12 88 z torfu niskiego 84 16 z torfu wysokiego 93 7

• Nasze drzewa leśne według ich wymagań w stosunku

do zasobności gleb w składniki odżywcze można

uszeregować w trzech grupach:

megatrofy: Js, Jw, Wz g, Db sz,

mezotrofy: Db bsz, Bk, Lp, Ol cz, Gb, Kl, Jb, Oś, Tb i Tcz oligotrofy: Db cz, Brz, Ol sz, Rb, So, So cz

właściwości fizyczne

• należy rozpatrywać pod kątem faz:

gazowej

ciekłej

stałej

faza gazowa (powietrze glebowe)

* Stężenie CO2 powyżej 1 % uważane jest za szkodliwe dla roślin ** Duża wilgotność powietrza glebowego jest ważna ze względu na

wrażliwość korzeni na przesuszenie

powietrze glebowe powietrze atmosferyczne

N₂ 81, 5 %, 78,1 %

O₂ 16 - 18,5 % 21 % CO₂ śr. 0,3 % (do 4 %) * 0,03 %

faza ciekła (woda glebowa)

• Przypomnienie rodzajów wody glebowej:

– higroskopowa, błonkowata, kapilarna, grawitacyjna (wolna).

– dostępna dla roślin jest woda wolna oraz kapilarna (jeśli przekrój kapilar pionowych, ukośnych i poziomych >120 µ).

– dostępna woda: biologicznie użyteczna lub biologicznie czynna – maksymalne podsiąkanie: na glebach piaszczysto-gliniastych

• Woda występuje w glebie zawsze w postaci roztworów (perkolatów), które w zależności od klimatu i składu mechanicznego gleby przemieszczają się z różną

prędkością (w różnych kierunkach)

• Odczyn roztworów glebowych (utożsamiany z odczynem gleb): – Dla gleb leśnych pH 4,5 – 7 (przeważnie 5-6)

– W glebach bardzo kwaśnych jest przewaga grzybów, zaś w mniej kwaśnych i obojętnych - bakterii, co

warunkuje rodzaj procesów glebowych

– Korzystny dla tych procesów byłby raczej większy udział bakterii (procesy brunatnienia), ale z drugiej

strony mała kwasowość gleby sprzyja chorobom kiełków i siewek.

– Optimum - pH ok. 6, ale wymagania gatunkowe są zróżnicowane

faza stała (substancje organiczne i mineralne, tak w zmieszaniu jak i osobno)

• Najważniejszy dla tej fazy i bardzo ważny dla

całej gleby jest skład granulometryczny

– udział poszczególnych frakcji w mineralnej części gleby

• Determinuje on wiele fizycznych cech gleby:

• Struktura gleby

- sposób połączenia ziaren mineralnych. • Może być ona:

rozdzielnoziarnista, spójna lub agregatowa

• Najczęściej występuje struktura agregatowa, w różnych odmianach. Najlepsze właściwości termiczne,

powietrzne i wodne posiada gleba o gruzełkowatej odmianie tej struktury (gruzełki o kilku mm średnicy).

• O tworzeniu się agregatów z cząstek mineralnych

Próchnica

• Jest to organiczny składnik gleby.

• Ale od jakiego momentu rozkładu substancję organiczną (organizmy) można nazwać próchnicą (humusem)?

• Właściwie brak określonej granicy, bowiem istnieje ciągłość procesu humifikacji.

• Terlikowski (prof. WL w Poznaniu) wprowadził pojęcie

prehumusu w odróżnieniu od humusu właściwego, który jest substancją rozłożoną, bezpostaciową, najczęściej połączoną już w agregaty z substancją mineralną.

Definicja próchnicy:

• Kompleks substancji organicznych i mineralno-

organicznych, które gromadzą się w glebie lub na

jej powierzchni i stanowią przejściowe oraz

końcowe produkty chemicznych i biologicznych

procesów rozkładu i syntetycznego przetwarzania

resztek roślinnych i zwierzęcych

.

• Humus składa się z następujących frakcji (o coraz większym stopniu polimeryzacji i coraz mniejszym stopniu rozpuszczalności):

fulwokwasy, kwasy hymatomelanowe, brunatne

kwasy huminowe, szare kwasy huminowe, humina. • Ze względu na swój skład chemiczny (C24 H21O11N)n

próchnica jest bezpośrednim źródłem węgla i azotu dla przetwarzających ją organizmów cudzożywnych oraz źródłem wolnego azotu dla roślin zielonych.

• Typ próchnicy leśnej

- charakterystyczny dla danych warunków siedliskowych układ form próchnicy w profilu glebowym

• Każdemu z głównych typów gleb odpowiada w warunkach naturalnych określony typ próchnicy.

• Odpowiednikami wyróżnionych w typologii trzech grup siedlisk: lasów, laso-borów i borów

M u l l

– Tworzy się z reguły w korzystnych warunkach siedliskowych, w glebach biologicznie czynnych: szybki rozkład resztek organicznych

– Posiada tylko jedną formę: ziemistą; brak ektopróchnicy.

– Posiada odmiany, w zależności od wilgotności: kseromull, mull typowy, higromull, hydromull . . .

M o r

– Powstaje w niekorzystnych warunkach humifikacji -

mało substancji odżywczych i odporność resztek roślin na rozkład (niedostatek ciepła, złe warunki

uwilgocenia). Gromadzi się wtedy kwaśna ektopróchnica, zwłaszcza w formie butwiny.

– Proces humifikacji prowadzą głównie grzyby, co

powoduje wypłukiwanie kwaśnych zoli humusowych w głąb – orsztyny humusowe.

– Brak dżdżownic itp. powoduje brak wymieszania

ektopróchnicy z glebą mineralną, stąd brak zasadniczo poziomów darniowo-humusowych, natomiast tworzą się tu wkładki (soczewki) bezpostaciowego humusu.

– Odmiany wilgotnościowe: promotor, kseromor, mor typowy, higromor, hydromor.

M o d e r

– Posiada cechy pośrednie. Nie tworzy on zbyt

grubych i sfilcowanych warstw, czym zdecydowanie różni się od moru. Pod poziomem surowinowym

występuje parocentymetrowa warstwa detrytusowa. – Przejście między dość grubym poziomem darniowo-humusowym i glebą mineralną jest mniej ostre niż u moru, co jest dowodem działalności bezkregowców glebowych.

– Odmiany wilgotnościowe: kseromoder, moder typowy, higromoder, hydromoder oraz kalcimoder na suchych glebach węglanowych i prymitywnych glebach

• Krótko podsumowując znaczenie próchnicy dla gleb

leśnych można powiedzieć, że jej ilość i jakość decyduje

w znacznej mierze o chemicznych, fizycznych i biologicznych właściwościach tych gleb.

• Próchnica jako taka jest siedliskiem bardzo licznych

organizmów glebowych, dla których stanowi także

źródło pokarmu. Również rośliny zielone znajdują w próchnicy bezpośrednie źródło wolnego azotu.

• Próchnica jest bardzo ważnym ogniwem krążenia

materii w ekosystemie leśnym – od tempa procesów humifikacji zależy tempo obiegu pierwiastków w

• Dla hodowcy lasu ma próchnica jeszcze i to znaczenie, że pozwala na podstawie jej form i typów wnioskować (w terenie) o typach gleb oraz ich ekologicznych

właściwościach, bez uciekania się do skomplikowanych analiz glebowych

• W związku z dużą dynamiką próchnicy (już słaba trzebież modyfikuje jej równowagę biotyczną), hodowca lasu może

kierować się obserwacją próchnicy oraz edafonu, w dążeniu do tworzenia optimum siedliskowego pod koronami drzew.

Ekologiczne podstawy

pielęgnacji, uprawy i nawożenia

gleb leśnych

Pielęgnacja gleb leśnych

• Polega na zachowaniu i podwyższaniu żyzności.

• Żyzność - to zdolność gleby do zaspokajania potrzeb roślin określonego gatunku i odmiany

- pod względem wody, składników odżywczych, odczynu itp.

• Łączy się ona ściśle z ogółem cech glebowych i jest ich biologiczną wypadkową.

• Wielu gleboznawców uważa, że żyzność jest cechą niewymierną - może być oceniana tylko na podstawie swych przejawów . . .

• Między innymi o żyzności ma świadczyć aktywność

edafonu oraz liczebność gatunków roślin naczyniowych, występujących na danej glebie (powierzchnia około 10 arów, miniareał)

Nie należy mylić żyzności z:

- produkcyjnością (ilość suchej masy wyprodukowana na jednostce powierzchni w jednostce czasu) - urodzajnością (plon użytkowych części roślin)

Żyzność gleby pod lasem, którego skład

gatunkowy dostosowany jest do siedliska,

utrzymuje się z reguły na stałym poziomie

Miesięczny depozyt K, Ca i Na

wraz z opadami atmosferycznymi

Opad

powyżej i poniżej koron buka

(mm/miesiąc )

Do utrzymania żyzności

oraz jej zwiększenia

przyczynia się właściwa pielęgnacja

gleb leśnych

Niewłaściwe poczynania gospodarcze

powodują natomiast pogorszenie stanu

gleby

W pielęgnowaniu gleby leśnej jesteśmy zdani przeważnie na zapobieganie jej degradacji, której przyczyną są

najczęściej niekorzystne formy rozkładu próchnicy. Oto najważniejsze środki pielęgnacji:

1. Odpowiednie regulowanie zwarcia w ciągu całego życia lasu (fitoklimat, gleba).

2. Popieranie drzewostanów mieszanych, wielopiętrowych, różnowiekowych (przestrzeń, ścioła)

3. Gatunek drzewa będzie pielęgnował glebę tym lepiej im bardziej spełnia następujące warunki:

cienisty, łatwo rozkładająca się ścioła, silnie drenujący system korzeniowy, zdolność tworzenia odrośli.

4. Zapobieganie wywiewaniu ścioły (wyłączaniu pierwiastków z obiegu).

Kwaśna próchnica (butwina):

1. Pogarsza bilans wodny gleby. Sama wchłania opady, nasyca swoje kapilary i powoduje spływ powierzchniowy. 2. Wzmaga procesy ługowania i powstawanie gleb

bielicowych.

3. Utrudnia lub uniemożliwia rozwój bakterii.

4. Niszczy strukturę gleby, co pociąga za sobą cały ciąg szkodliwych następstw.

5. Bywa pierwszą przyczyną tworzenia się orsztynu, który zamyka dostęp powietrza i wody oraz stanowi

mechaniczną przeszkodę dla korzeni.

6. Surowa próchnica jest wielką przeszkodą dla odnowienia naturalnego.

• przy grubości warstwy próchnicy: 0,3 cm - 11 421 siewek,

5 cm - 132 siewek,

6 cm - brak siewek (na 1 m2₎

• główną przyczyną jest niestabilność stosunków wodnych (przesuszenie korzeni siewek)

Najważniejsze sposoby walki z kwaśnym

próchnicowaniem:

1. Rozdrabnianie pokrywy butwinowej i mieszanie jej z glebą mineralną,

2. Przykrywanie surowej próchnicy glebą mineralną, 3. Przykrywanie gleby chrustem,

4. Wypalanie surowej próchnicy nadkładowej, 5. Regulacja stosunków wodnych w glebie,

Ekologiczne podstawy uprawy gleb leśnych

• Gleba leśna wystawiona na bezpośrednie działanie słońca, opadów i wiatru traci strukturę gruzełkowatą, ubożeje – dlatego po odsłonięciu na zrębie zupełnym, wiatrołomie itp. należy dążyć do jak najszybszego

ponownego jej osłonięcia drzewami.

• Uprawa gleby, wykonana we właściwy sposób, umożliwia szybkie odnowienie lasu, zalesienie nieużytków i słabych gruntów ornych oraz hałd.

• Celem mechanicznej uprawy gleby jest przede wszystkim poprawa fizycznych właściwości gleb.

• Głębokość uprawy waha się od 10 do 60 cm, w zależności od warunków.

• W leśnictwie stosuje się uprawę gleby pełną lub częściową. • Podejmując decyzję pełnej uprawy powinno rozważyć się jej dodatnie oraz ujemne strony.

• Wybór najbardziej odpowiedniego sposobu uprawy gleby zależy od biologii gatunku głównego i drzew

domieszkowych, siedliska, zamierzonego sposobu

odnowienia, dotychczasowego traktowania gleby oraz stosunków ekonomicznych.

• Należy pamiętać, że pewne gleby muszą być uprawiane intensywnie, inne zaś nie znoszą zbyt intensywnej

Nawożenie gleb leśnych

Drzewa wprawdzie pobierają znaczne ilości soli mineralnych z gleby, jednak zwracają większość tych substancji w

postaci liści i chrustu.

Przy racjonalnej eksploatacji (użytkowanie tylko grubizny) wyczerpanie gleb leśnych mogłoby nastąpić dopiero po bardzo wielu latach, zwłaszcza, że skała macierzysta, opady atmosferyczne i edafon wzbogacają glebę w pierwiastki biogenne.

Nawożenie jest zatem potrzebne tylko tam, gdzie usuwane są całe rośliny lub gleba uległa daleko idącej degradacji.

Nawozi się więc szkółki, uprawy i starsze drzewostany, ale tylko wtedy, jeśli wiadomo, że brak soli mineralnych jest głównym czynnikiem ograniczającym.

Nawożenie w każdym przypadku powinno być poprzedzone szczegółową analizą warunków

siedliskowych i glebowych oraz optymalnym wyborem nawozów.

Jeśli konieczne jest nawożenie sztuczne, wówczas

wskazane jest łączenie go z nawożeniem naturalnym (zielony nawóz, kompost, obornik).